(PASTORE & FONTES, 1998)

• A Mecânica dos Solos encara o maciço terroso como um determinado arranjo de partículas sólidas (”grãos”), com vazios, que podem estar preenchidos em diferentes proporções, por fases líquida (água) e gasosa (ar).

• Grande parte dos índices e propriedades utilizadas na mecânica dos solos para analisar o comportamento dos maciços terrosos origina-se do estudo das características destas partículas sólidas, do seu arranjo e das suas relações com as fases líquida e gasosa presentes.

VVTT = VOLUME TOTAL; V= VOLUME TOTAL; VGG = VOLUME DOS “GRÃOS”; V= VOLUME DOS “GRÃOS”; VVV = VOLUME DOS VAZIOS; V= VOLUME DOS VAZIOS; VAA = VOLUME DE ÁGUA; V= VOLUME DE ÁGUA; VARAR= VOLUME DE AR= VOLUME DE ARPT = PESO TOTAL; PG = PESO DOS “GRÃOS”; PA = PESO DE ÁGUA; PPT = PESO TOTAL; PG = PESO DOS “GRÃOS”; PA = PESO DE ÁGUA; PARAR = PESO DO AR (EM GERAL , CONSIDERA= PESO DO AR (EM GERAL , CONSIDERA--SE PSE PARAR = 0).= 0).

• A Mecânica dos Solos inicia a investigação dos maciços terrosos pela identificação e caracterização das suas partículas sólidas.

• Os solos com granulometria mais grosseira (areias e pedregulhos) tendem a ser constituídos por partículas com formato esferoidal, podendo ser angulosos ou arredondados.

•Os grãos arenosos arredondados se compactam mais facilmente (maiores densidades), já os grãos arenosos angulares ficam mais imbricados, resultando em resistências maiores.

•As partículas mais finas (siltes e argilas) possuem a forma lamelar predominante (placas) que também induz comportamentos específicos, particularmente a afinidade por água e a plasticidade (argilas).

• A fração fina dos solos, particularmente a argila, impõe características muito importantes ao comportamento geotécnico dos solos.

• índices indiretos que podem ser obtidos por ensaios simples e que buscam caracterizar o comportamento da fração fina na presença de água.

• estes índices são denominados de Limites de Atterberg, sendo padronizados por ensaios de Casagrande.

ESTADO LÍQUIDO

ESTADO PLÁSTICO

ESTADO QUEBRADIÇOTEO

R DE

UM

IDAD

E (h

)

LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)LIMITE DE LIQUIDEZ (LL)

LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)

ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP)ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP)

• O objetivo de se caracterizar e classificar solos é poder prever os seus comportamentos, as suas formas de ocorrência e suas geometrias.

• As descrições realizadas em campo, aliadas a ensaios, permitem elaborar mapas e seções, apresentando grupos de solos classificados quanto à gênese e ao comportamento geotécnico esperado.

• O procedimento da classificação é precedido pela caracterização, que corresponde à determinação das características dos solos de maneira a se poder distinguir uns dos outros.

• A base da caracterização é a descrição dos aspectos, ou características de interesse à elucidação do caráter dos solos, com vistas àquelas classificações.

• A descrição é feita destacando-se um conjunto de aspectos que configuram o procedimento conhecido como análise tátil-visual.

• Os solos são agrupados de acordo com o tamanho de suas partículas, através do ensaio de granulometria.

• Classificação limitada, pois o comportamento não depende apenas da granulometria, no entanto é uma informação essencial para descrição de solos.

• Argila: partícula com diâmentro inferior a 0,005mm;

• Silte: partícula com diâmetro entre 0,005mm e 0,05mm;

• Areia fina: partícula com diâmentro entre 0,05mm e 0,42mm;

• Areia média: partícula com diâmetro entre 0,42mm e 2,0mm;

• Areia grossa: partícula com diâmetro entre 2,0mm e 4,8mm;

• Pedregulho: partícula com diâmetro entre 4,8mm e 76mm.

• Classificações Geológica e Pedológica.

• Ajudam a interpretar a distribuição e o comportamento das diferentes camadas de solo de uma determinada área.

• Necessitam ser bem interpretadas para serem úteis.

• Não permitem prever diretamente as propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos.

• Corresponde à interpretação da gênese do solo, baseada na análise tátil-visual, em observações de campo (morfologia) e nas relações estratigráficas com outras ocorrências.

• Interpretam-se os processos responsáveis pela gênese e rocha de origem.

• O processos geológicos consistem em intemperismo, desagregação e decomposição in situ, originando solo residual.

• No caso de ocorrer erosão, o transporte e deposição, denomina-se de solos transportados.

Solos in situ ou residuais

• Formados a partir das rochas pelo intemperismo (químico e/ou físico). Permanecem

no local de formação sem sofrer qualquer tipo de transporte.

• Sua composição mineralógica, granulometria, estrutura e espessura dependem do

clima, tempo, tipo de rocha original e relevo.

•Em climas tropicais o manto de solo residual (predomínio da

decomposição química) apresenta espessuras da ordem de dezenas de

metros.

•A natureza e espessura do manto de intemperismo de solos residuais têm

grande importância na Geologia de Engenharia, solos muito espessos

podem impossibilitar a fundação de obras hidráulicas de concreto sobre o

maciço de rocha sã, que se encontra a grandes profundidades, obrigando

que fiquem apoiadas em solos residuais.

Solos transportados• São os que sofreram transporte por agentes geológicos do local onde se originaram

até o local onde foram depositados, não tendo ainda sofrido consolidação.

• Se formaram a partir do Cenozóico, podendo estar ainda em processo de formação.

• Podem ser excelentes fontes de materiais naturais de construção.

• Podem constituir fundações problemáticas para muitas obras de engenharia, causar problemas de estabilidade de taludes de corte e encostas naturais.

Aluviões• São constituídos por materiais erodidos, retrabalhados e transportados pelos

cursos d’água e depositados nos seus leitos e margens. São também depositados nos fundos e nas margens de lagoas e lagos, sempre associados a ambientes fluviais.

• Variações na natureza dos materiais e na capacidade de transporte dos cursos d’água refletem-se na formação de camadas com características distintas.

• Cada camada representa uma fase de deposição e conseqüentemente, tem espessura, continuidade lateral, mineralogia e granulometria particulares.

Terraços fluviais

• São aluviões antigos, depositados quando o nível do curso d’água

encontrava-se em posição superior à atual. São sempre encontrados

em cotas mais altas do que os aluviões.

• Os terraços não são saturados, diferente dos aluviões, além de serem

constituídos quase inteiramente por areia grossa e cascalho.

Coluviões• São depósitos de materiais inconsolidados, normalmente encontrados recobrindo

encostas íngremes, formados pela ação da água e principalmente da gravidade.

• Constituem depósitos pouco espessos, compostos por misturas de solo e blocos de rocha pequenos. Recobrem encostas de serras.

• Apresentam baixa resistência ao cisalhamento, apresentam movimentos lentos.

• Solos coluvionares são aqueles que recobrem divisores d’água de regiões planas.

Tálus

• São depósitos formados pela ação da água e principalmente pela

gravidade.

• Compostos predominante por blocos de rocha de variados tamanhos,

envolvidos ou não por matriz, geralmente saturados.

• Ocupam sopés das encostas de relevos acidentados.

Sedimentos Marinhos• Encontrados em praias e mangues.

• Nas praias corresponde a areia limpa, quartzosa.

• Nos manguezais correspondem a sedimentos finos com muita matéria

orgânica.

• Por vezes ocorrem depósitos constituídos por sedimentos marinhos e fluviais.

Solos Eólicos

• Transportados e depositados pela ação do vento.

• Areia fina, quartzosa, bem arredondada.

Utilização da classificação geológica em Geologia de Engenharia

• Estabelecer a correlação entre diversos horizontes ou

camadas de solos que ocorrem em uma determinada

região.

• Diferencia os perfis de alteração verticalmente em horizontes

denominados A, B e C.

• Limitada disponibilidade de mapas pedológicos.

• Informações limitadas aos horizontes A e B.

• Não correlação entre as classificações pedológicas e de geologia de

engenharia.

As classificações geotécnicas buscam associar as propriedades físicas dos solos

ao comportamento dos solos para as diversas solicitações. São consideradas

convencionais aquelas que se baseiam nos ensaios de granulometria e limites

de Atterberg (limites de liquidez e plasticidade). Entre as mais utilizadas estão:

o Sistema Unificado de Classificação de Solos (SUCS) e

a Highway Research Board (HRB-AASHTO, hoje chamada de TRB).

Os solos são divididos em 14 grupos e representados por duas letras:

Solos Grossos: GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM, SC

Solos Finos: CL, ML, OL, CH, MH, OH, PT

• Supondo Z<5%, determinar Cu (Coef. Uniformidade) e Cc (Coef. Curvatura)

Exemplo 1:

• realiza-se ensaio granulométrico

Amostra inicial – peso 100%

Peneira 0,074mm –- peso X

X>50% solos grossos

X<50% solos finos

•Supondo X>50%, analisa-se o que fica retido na peneira 4,8mm (Y)

Y>50% pedregulho

Y < 50% areia

•Supondo Y<50%, analisa-se o que passou na peneira 0,074mm (inicial)

Z<5% areia limpa

Z>12% areia com finos

Coeficiente de Uniformidade

Cu = D60

D10

Coeficiente de Curvatura

Cc = D30 x 2 D10 x D60

• Classificar a amostra em um grupo

• ou se % passada na peneira 0,074mm for >12%

Classificar os finos em silte e argila

L: baixa plasticidade

H: alta plasticidade

Exemplo 2:

• Supondo que >50% passaram na peneira 0,074mm:

Há necessidade de se utilizar a Carta de Plasticidade. Para isso é necessário determinar os Limites de Atterberg:

• Limite de Liquidez – LL;

• Limite de Plasticidade – LP;

• Índice de Plasticidade – IP.

O ensaio do LL é realizado em um aparelho denominado Aparelho de Casagrande.

O LL é determinado em um gráfico no qual no eixo das abscissas (escala aritmética) são representadas as porcentagens de umidade e no eixo das ordenadas (escala logarítmica) são representados os números de golpes.

O ponto 25 golpes determina o LL do solo ensaiado.

Aparelho de Casagrande

Limite de Liquidez - LL

Índice de Plasticidade

IP = LL-LP

-amostras na forma de rolinhos de 3mm

Teor de umidade = Massa com água

Massa seca

A média do teor de umidade das amostras = LP

Limite de Plasticidade - LP

Carta de Plasticidade

Ver em que campo cai o ponto e analisar os critérios da tabela de classificação:

Existem propriedades esperadas para cada grupo de solos do SUCS

Exemplo 1:

Areia bem

graduada

Exemplo 2:

Argila muito plástica

• os solos são reunidos em grupos e subgrupos, em função de sua granulometria, limites de consistência e do Índice de Grupo (IG);

IG = (F-35) [0,2+0,005 (LL-40)] + 0,01 (F-15) (IP-10)

Sendo F = % de solo que passa na peneira 0,074 (número inteiro)

•Determina-se o grupo do solo, por processo de eliminação da esquerda para a direita, no quadro de classificação;

•O primeiro grupo a partir da esquerda, com o qual os valores do solo ensaiado coincidir, será a classificação correta.

Classificação da HRB

• Foram desenvolvidas em países de clima temperado, portanto apresentam

limitações quanto a sua aplicação aos solos tropicais, que apresentam

comportamentos geotécnicos diferentes.

• Para superar este problema foram desenvolvidas as Classificações NÃO

CONVENCIONAIS.

Não utilizam como índices classificatórios a granulometria e os limites de Atterberg;

•Existem várias;

•A de maior aceitação: MCT (Miniatura, Compactada, Tropical) – para determinação das propriedades mecânicas e hidráulicas de solos tropicais compactados para uso em obras viárias.

- sua metodologia envolve dois ensaios:

- Ensaio de compactação Mini-MCV,

- Ensaio de perda de massa por imersão.

•Ensaio de compactação Mini-MCV

Aparelho de compactação Mini-MCV

Corpos de prova são compactados com diferentes teores de umidade e com energia de compactação variável. Como resultado obtém-se dois gráficos, a partir dos quais são obtidos:

• Coeficiente c’

• Coeficiente angular da curva de compactação referente à energia de 12 golpes : d’

•Ensaio de perda de massa por imersão

A partir deste ensaio obtém-se o Índice de perda de massa por imersão (Pi).

Pi = ms x100

mo

ms = massa de solo seco desprendida do corpo de prova após imersão (g)

mo = massa de solo seco correspondente a 1cm de corpo de prova deslocado do cilindro de compactação (g)

• Calcula-se o Coeficiente Classificatório (e’), e classifica-se o solo em grupos.

LG’: argilas lateríticas e argilas lateríticas arenosas;LA’: areias argilosas lateríticas;LA: areia com pouca argila laterítica;NG’: argilas, argilas siltosas e argilas arenosas não lateríticas;NS’: siltes caolínicos e micáceos, siltes arenosos e siltes argilosos não lateríticos;NA’: areias siltosas e areias argilosas não lateríticas;NA: areias siltosas com siltes quartzosos e siltes argilosos não lateríticos.

Propriedades esperadas dos grupos de solos segundo a Classificação MCT

• só é aplicável a solos, que passam integralmente na peneira 2,00mm, o que não

permite classificar solos de granulometria mais grosseira;

• os grupos são diferenciados segundo propriedades correntemente utilizadas em

obras viárias, como a capacidade de suporte, não sendo possível, portanto, se

estimar, por meio da classificação MCT, outras propriedades geotécnicas de

interesse a outros tipos de obras de terra;

•O ensaio Mini-MCT é trabalhoso, exige muito tempo para execução e cálculo das

curvas de compactação, a não ser que o equipamento ser totalmente automatizado

com aquisição eletrônica de dados.

• A determinação das propriedades geotécnicas dos solos é de fundamental importância para se conhecer o comportamento dos solos nos estados indeformado e deformado;

•A caracterização e classificação geotécnica de solos, conforme apresentado, permitem prever seu comportamento;

• Estas propriedades também podem ser determinadas diretamente por meio de ensaios específicos.

Referência Bibliográfica

PASTORE, E.L.; FONTES, R.M. 1998. Caracterização e Classificação de solos. In: OLIVEIRA, A.M.S. & BRITO, S.N.A. (Ed.). Geologia de Engenharia. São Paulo: ABGE. p. 198-210.